Evolution morphologique de l'appareil masticateur des Rodentia (Mammalia) et la question de l'hystricognathie

Morphological evolution of the masticatory apparatus in Rodentia (Mammalia) and the origin of hystricognathy

• Auteur / Autrice : Lionel Hautier
• Direction : Monique Vianey-Liaud, Jacques Michaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Paléontologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution

Rongeurs

Mots clés libres

Rodentia

Sciurognathi

Hystricognathie

Morphologie

Mandibules

Crânes

Morphométrie géométrique

Transformées de Fourier

Points homologues

Myologie

Systématique

Résumé

Chez les mammifères, l'appareil masticateur est une région très plastique du crâne. Pourtant, les traits morphologiques associés ont été largement utilisés à des fins phylogénétiques. La classification des rongeurs a fait l'objet d'intenses débats depuis plus d'un siècle et demi. Dans cette étude, une quantification de la variation morphologique du crâne, permettant de dissocier la part de la phylogénie et des adaptations dans la genèse des formes, apporte un éclairage nouveau sur les modalités d'évolution de ce groupe et sur les relations d'interdépendance entre crâne, mandibule et dentition. Quatre exemples sont ici développés : 1) La famille des Gliridae a développé une condition zygomassétérique hystricomorphe de manière convergente avec les autres familles de rongeurs. L'apparition itérative de patrons crâniens s'accompagne de changements morphologiques similaires de la mandibule. 2) Sélection et contraintes interviennent dans l'évolution de la mandibule des Sciuridae, mais l'allométrie joue un rôle déterminant dans la structuration de l'espace morphologique. Les formes naines démontrent qu'une telle contrainte locale a pu être dépassée par le maintien d'une contrainte sélective. 3) L'espèce insulaire Hypnomys morpheus des Baléares a offert l'opportunité d'observer une évolution morphologique crânienne liée aux conséquences d'un relâchement des interactions spécifiques lui permettant d'adopter un régime alimentaire plus généraliste que celui de son ance��tre, Eliomys. 4) La quantification de la variation mandibulaire au sein de divers groupements monophylétiques révèle une situation complexe en raison de l'impossibilité, dans quelques cas, d'opter pour l'un des deux types sciurognathe et hystricognathe qui soutiennent la classification sous-ordinale des rongeurs. Une étude portant sur des formes actuelles et éteintes (Diatomyidae, Issiodoromyinae) confirme une acquisition multiple de l'hystricognathie. En conclusion, si l'histoire évolutive des Rodentia reste exceptionnelle par l'intense diversification des lignées, seul un nombre réduit de solutions morphologiques pour la région zygomassétérique et la mandibule ont été sélectionnées. Une telle situation, qui explique les difficultés de classer les rongeurs sur la base de caractères crâniens, a l'avantage de refléter les multiples cheminements suivis par l'évolution qu'une étude quantitative était à même de pouvoir révéler en s'appuyant sur les phylogénies moléculaires et morphologiques récentes

The mammalian masticatory apparatus is a highly plastic region of the skull that explains why the associated features were used as diagnostic phylogenetical attributes. The classification of the order Rodentia is still a matter of debate since 150 years. In this study, a quantification of shape variation, by separating phylogeny from adaptations in the genesis of shape, brings new insights on the multiple evolutionary pathways followed in the evolution of rodents and on the relationships between changes in skull, mandible and dentition. Four cases are treated: 1) The zygomasseteric hystricomorphous condition of the family Gliridae was achieved convergently with other families of rodents. The convergent evolution of cranial patterns in rodents is associated with a similar mandible shaping. 2) Selection and constraints had a prominent role in shaping the mandible of the Sciuridae In sciurids, if allometry plays an important role in determining the pattern of morphological diversification, the analysis of dwarf forms showed that some species escaped from this local constraint. 3) The morphological divergence that results from evolution under isolation illustrated by the genus Hypnomys in the Balearic islands has allowed an assessment on the effect of the decrease in interspecific interactions associated with island endemic faunas. The mandible of Hypnomys has recorded an ecological shift that leads to a case of reversion to a more generalized condition compared to that of its ancestor Eliomys. 4) The definition of hystricognathy is tackled. A quantification of the morphological variation of the mandible among the order Hystricognathi demonstrates the difficulties in associating a mandibular morphology to one of the two morphotypes that support the long-standing classification of the order Rodentia. A study of extant and extinct groups (i. E. Diatomyidae and Issiodoromyinae) shows that hystricognathy has been the subject of convergent evolution In conclusion, despite a high diversification of lineages in rodents, only few morphological solutions have been achieved. Our results explain the problems raised by the typological approach of morphological variation of skulls and mandibles and underline the interest of morphometrical analysis applied to well established morphological and molecular phylogenies